A matala PUE-arvo on ratkaisevan tärkeää datakeskusten energiatehokkaan toiminnan kannalta. Se vähentää käyttökustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä, parantaa suorituskykyä ja on kestävän infrastruktuurin indikaattori.
Keskeiset kohdat
- PUE-arvo mittaa datakeskusten energiatehokkuutta
- Arvo, joka on lähellä 1,0 tarkoittaa korkeaa tehokkuutta
- Optimointi mahdollista jäähdytyksen, tietotekniikan ja virranjakelun vuoksi
- Kustannussäästöt ja ekologiset edut tärkeimpinä etuina
- Mittaus jatkuvan parantamisen edellyttämä seuranta
PUE-arvo: määritelmä ja merkitys
Der PUE-arvo (Power Usage Effectiveness) on indikaattori siitä, kuinka tehokkaasti datakeskus käyttää energiaa. Kaava on seuraava: kokonaisenergiankulutus jaettuna pelkkien IT-laitteiden energiankulutuksella. Jos PUE-arvo on 1,0, kaikki energia käytetään yksinomaan palvelimiin, tallennukseen ja verkkolaitteisiin - ilman häviöitä. Tätä huomattavasti suuremmat arvot ovat realistisia, sillä ilmastointi-, varavoima- ja valaistusjärjestelmien kaltaiset järjestelmät vaativat lisäenergiaa. Mitä lähempänä PUE-arvo on 1,0:aa, sitä tehokkaammin datakeskusta käytetään.
Tyypilliset arvot ja niiden merkitys
Nykyaikaisten datakeskusten PUE-arvot ovat käytännössä 1,2-1,6. Alan mittausten mukaan maailmanlaajuinen keskiarvo on tällä hetkellä noin 1,58. Vanhemmat tai vähemmän energiaoptimoidut järjestelmät saavuttavat helposti yli 2,0:n arvot. 1,4:n arvo kertoo jo korkeasta energiatehokkuudesta. Organisaatiot, joissa on innovatiivinen ilmastoinnin ohjaus tai nestejäähdytys, laskevat usein arvon 1,25:een tai alle sen. Vertailun vuoksi Saksa datakeskuksen sijaintipaikkana Kansainvälisessä vertailussa tulokset ovat melko vaihtelevia.
PUE:n mittaaminen ja seuranta
PUE-arvon määrittämiseksi oikein tallennan kaksi datapistettä: Toiseksi pelkkien IT-laitteistojen, kuten palvelimien, verkkolaitteiden ja tallennustilojen, virrankulutus. Ero osoittaa, kuinka paljon energiaa käytetään jäähdytykseen, valaistukseen tai häviöihin. Ihannetapauksessa mittauksia tehdään jatkuvasti useissa pisteissä - esimerkiksi pääsyöttöpisteessä ja IT-virranjakelijoissa. Säännöllinen seuranta paljastaa tehottomat järjestelmät ja mahdollistaa kohdennettujen vastatoimien toteuttamisen.
Mitkä tekijät vaikuttavat arvoon?
Der Sijaintirakennustekniikalla ja käytetyllä jäähdytysjärjestelmällä on suora vaikutus. Käyttäjien käyttäytyminen palvelinten käytön ja virtualisoinnin suhteen voi myös parantaa tai huonontaa PUE-arvoa. Jäähdytyksellä on erityinen merkitys: järjestelmät, kuten esim. Vapaa jäähdytys tai epäsuoralla haihdutusjäähdytyksellä voidaan vähentää huomattavasti ilmastointikustannuksia. Älykäs ilmanohjaus - esimerkiksi erottamalla kylmät ja lämpimät käytävät toisistaan - vähentää myös merkittävästi energiantarvetta.
Toimenpiteet PUE-arvon optimoimiseksi
Jos haluat optimoida datakeskuksesi energiatehokkuuden, voit tehdä useita asioita. Seuraavassa on muutamia kokeiltuja ja testattuja tekniikoita:
- Hyödyntäminen vapaa jäähdytys (esim. ulkoilman kautta)
- Energiatehokkaiden tietotekniikkalaitteiden ja SSD-tallennuksen käyttö
- Palvelinten konsolidointi ja virtualisointi laitteiston tehokkaampaa käyttöä varten
- Ilmavirran optimointi esimerkiksi kylmäkäytävien eristämisen avulla.
- Lämmönlähteiden eristäminen ja parempi huonesuunnittelu
PUE-optimoinnin optimointi: esimerkilliset datakeskukset
Onnistunut esimerkki kestävästä isännöinnistä on eräs CO₂-positiivinen datakeskus leväkasvattamon kanssa, joka hyödyntää luonnollista lämmön hyödyntämistä ja avaa näin uutta tietä. Tällaiset konseptit osoittavat, että tehokkuus ei ole vain tekninen kysymys, vaan usein myös luovuus. Pienetkin parannukset LED-valaistuksen, akkuvarastojen tai tasavirta-arkkitehtuurien avulla parantavat PUE-arvoa merkittävästi.
Vertailu: PUE-arvot yhdellä silmäyksellä
Seuraavassa taulukossa esitetään yleiskatsaus tyypillisiin PUE-arvoihin eri konesalityypeissä ja niiden merkitykseen.
| Tietokeskuksen tyyppi | Tyypillinen PUE-arvo | Arviointi |
|---|---|---|
| Vanha vakiomuotoinen konesali | 2,0+ | Tehoton, suuret energiahäviöt |
| Modernisoitu datakeskus | 1,4 - 1,6 | Vankka energiatehokkuus |
| Korkean teknologian vihreä datakeskus | 1,2 - 1,25 | Erittäin hyvä hyötysuhde |
| Cloud Native -infrastruktuuri | 1,1 - 1,2 | Erinomainen |
Miksi PUE-optimointi kannattaa
Käyttökustannukset laskevat jokaisen PUE-arvon paranemisen myötä. Suurissa yrityksissä energiakustannukset muodostavat jopa kolmanneksen datakeskuksen menoista. Pudotus 1,6:sta 1,3:een voi säästää vuosittain viisinumeroisia euromääriä. Lisäksi alhaisemmat arvot merkitsevät sitä, että operaattorit täyttävät yhä useammin ilmastonsuojelua koskevat viranomaisvaatimukset. Hyvä PUE-arvo on myös asiakkaiden silmissä plussaa vastuullisesta isännöinnistä.
Muut näkökohdat: Sijainti ja virtalähde
Myös sijainnin laatu vaikuttaa PUE-strategiaan. Kylmät ilmastovyöhykkeet mahdollistavat paremman ilmaisen jäähdytyksen, kun taas lämpimillä alueilla jäähdytystekniikkaan on investoitava enemmän. Myös energialähteiden yhdistelmällä on merkitystä. Toiminnanharjoittajat, jotka käyttävät vihreää sähköä tai vesivoimaa, eivät suoraan vähennä PUE-arvoa, mutta ne edistävät ilmastonsuojelua. Kokonaisvaltaiseen kestävyyteen ei siis kuulu ainoastaan teknologia, vaan myös energialähteiden alkuperä - kuten esim. Vihreä hosting.
Laajennetut parametrit ja uudet suuntaukset
Digitalisaation ja kasvavan tietomäärän myötä myös muut datakeskusten tehokkuutta arvioivat mittarit ovat tulossa esiin. Vaikka PUE-arvo on edelleen tärkeä, on olemassa muitakin keskeisiä suorituskykyindikaattoreita (KPI), jotka mahdollistavat kokonaisvaltaisen näkemyksen.
WUE (vedenkäytön tehokkuus): Tässä tunnusluvussa keskitytään jäähdytysveden kulutukseen, joka voi olla ratkaiseva tekijä erityisesti kuivilla tai vesipulasta kärsivillä alueilla. Liiallinen vedenkulutus voi lisätä käyttökustannuksia pitkällä aikavälillä ja huonontaa ekologista tasapainoa.
CUE (Carbon Usage Effectiveness): CUE-arvo sisältää CO₂-päästöt tehokkuusarvioinnissa. Tämä on erityisen tärkeää eri energialähteiden käytön osalta. Esimerkiksi jos toiminnanharjoittajat käyttävät hiilivoimaloista peräisin olevaa sähköä, CUE-arvo on alhaisempi kuin jos käytetään uusiutuvia energialähteitä, kuten tuuli- tai aurinkoenergiaa.
DCiE (Data Centre infrastructure Efficiency): DCiE on IT-tehon suhde kokonaisenergiaan. PUE-arvo kasvaa, mitä enemmän energiaa virtaa infrastruktuuriin, kun taas DCiE-arvo pienenee infrastruktuurin hävikin kasvaessa. DCiE-arvoa käytetään harvemmin, mutta se tarjoaa täydentävän näkymän, joka perustuu pääosin samoihin lukuihin.
Nämä parannukset tarjoavat datakeskusoperaattoreille lisää vertailukohtia, joiden avulla he voivat mukauttaa toimenpiteitä entistä tarkemmin kestäviin ratkaisuihin ja tehostaa toimintaprosesseja.
PUE-optimoinnin haasteet
Kaikista eduista huolimatta PUE-optimoinnissa on myös haasteita. Rakennusten rakenteet ovat usein olleet olemassa jo vuosia, eikä niitä ole helppo suunnitella nykyaikaisia jäähdytyskonsepteja varten. Tällaisissa tapauksissa on suositeltavaa toteuttaa vaiheittainen kunnostaminen, jossa investoidaan ensin alueisiin, joilla on suurin vaikutus - esimerkiksi jäähdytysjärjestelmiin ja ilmavirran optimointiin.
Rahoitus voi olla toinen este: Kaikilla organisaatioilla ei ole budjettia hankkia uutta laitteistoa tai uusinta kylmätekniikkaa ajoissa. Tässä kannattaa tehdä pitkän aikavälin kustannus-hyötyanalyysi. Sillä vaikka alkuvaiheen kustannukset olisivat korkeammat, ne voidaan kuolettaa muutamassa vuodessa energiakustannusten alenemisen ansiosta.
Myös tietotekniikkaosastojen osallistuminen on välttämätöntä. Ilman niiden tiimien osallistumista, jotka viime kädessä päättävät palvelinten käytöstä, virtualisoinnista ja sijainnin valinnasta, optimointiehdotuksia ei voida toteuttaa kattavasti päivittäisessä teknisessä toiminnassa. Kokonaisvaltainen projektinhallinta, jossa otetaan yhtä lailla huomioon operatiivinen johtaminen, IT-hallinto ja talotekniikka, lisää onnistumisen mahdollisuuksia.
Uudet jäähdytystekniikat ja ilmanohjauskonseptit
Viime aikoina jäähdytystekniikat, kuten Upotusjäähdytys tai kiertoilmajäähdytys adiabaattisella jäähdytyksellä on yhä tärkeämpää. Upotusjäähdytyksessä palvelimet upotetaan erityiseen jäähdytysaineeseen, joka haihduttaa hukkalämmön erityisen tehokkaasti. Tällä lähestymistavalla voidaan vähentää huomattavasti jäähdytykseen tarvittavaa energiaa, mutta se edellyttää hyvin harkittua konseptia ja yleensä myös erityisiä laitteita, jotka soveltuvat kulloisellekin tehotiheydelle.
Myös ilmareittien parantaminen on tulossa entistä enemmän esille. Kylmien ja lämpimien käytävien johdonmukainen käyttö mahdollistaa ilman sekoittumisen välttämisen ja tarvittavan jäähdytyskapasiteetin hyödyntämisen kohdennetummin. Joissakin konesaleissa palvelimien välille on integroitu lämmönsiirtojärjestelmiä, joiden avulla voidaan säästää vielä enemmän energiaa. Kun ulkolämpötilat ovat korkeat, perinteisille ilmastointijärjestelmille ei useinkaan ole vaihtoehtoa, mutta älykkäällä ohjauksella - esimerkiksi antureiden ja automaattisten ilmaläppien avulla - voidaan lisätä tehokkuutta myös näissä olosuhteissa.
IT-kuormituksen ja virtualisoinnin rooli
Fyysisen rakennuksen ja järjestelmätekniikan lisäksi myös itse IT-infrastruktuurilla on suuri merkitys. Yksi Tehokas kapasiteetin käyttö palvelimien virtualisointitekniikoiden avulla varmistetaan, että laitteistoa tarvitaan vähemmän. Tämä vähentää sekä IT-järjestelmien absoluuttista virrankulutusta että jäähdytyskapasiteetin tarvetta. Käytännössä monet yritykset käyttävät vain murto-osan fyysisten palvelimiensa resursseista. Virtualisointiratkaisujen avulla niitä voidaan hyödyntää paremmin, mikä vaikuttaa epäsuorasti positiivisesti PUE-arvoon.
Lisäksi hyvin harkittu Kuormituksen tasaus tehtävien jakaminen eri solmuille kuormitushuippujen tasaamiseksi ja ylikuumenemisongelmien minimoimiseksi. Jos kuormitukset jakautuvat tasaisemmin koko päivän ajalle, jäähdytysyksiköt toimivat tasaisemmin ja tehokkaammin, mikä puolestaan edistää edullisempaa PUE-arvoa.
Kestävyys ja redundanssi vs. tehokkuus
Tietokeskukset eivät ole vain paikkoja, joissa tietoja käsitellään, vaan myös varastoidaan - usein liiketoimintakriittisiä tietoja. Siksi monissa konsepteissa sähkö- ja jäähdytystoimitusten redundanssi on keskeinen osa. Lisäredundanssijärjestelmät virran (UPS-akut, dieselgeneraattorit) tai jäähdytyksen (varajäähdyttimet, toissijainen syöttö) lisäävät kuitenkin energiantarvetta. Tämä luo jännitekentän seuraavien tekijöiden välille Kestävyys ja Tehokkuus:
- Korkean käytettävyyden konseptit (esim. Tier IV) edellyttävät useita erillisiä reittejä, joista jokainen tarjoaa riittävästi kapasiteettia.
- Jopa käyttämättömät varajärjestelmät kuluttavat virtaa valmiustilassa.
- Ylimääräiset jäähdytyspiirit tai pumppujärjestelmät lisäävät huolto- ja käyttökustannuksia.
Näistä lisäkustannuksista huolimatta irtisanomiset ovat usein välttämättömiä. Hyvällä suunnittelulla pyritään kuitenkin pienentämään tarvittavien rinnakkaisten rakenteiden tehokkuushäviöitä sopivalla arkkitehtuurilla ja ohjauksella. Näin voidaan saavuttaa hyväksyttävä PUE-arvo myös korkean käytettävyyden ympäristöissä.
Jatkuva parantaminen ja tarkastukset
Päivittäisen mittaamisen ja seurannan lisäksi monien yritysten kannattaa katsoa säännöllisesti ulospäin. TarkastuksetEsimerkiksi riippumattomien insinööritoimistojen tai energiakonsulttien tekemät tarkastukset paljastavat usein optimointipotentiaalia, joka talon sisäiset tiimit eivät huomaa päivittäisessä toiminnassaan. Jatkuvan parantamisen kulttuuri voidaan vakiinnuttaa tekemällä tällaisia tarkastuksia kahden tai kolmen vuoden välein. Myös ISO 50001 (energianhallinta) tai ISO 14001 (ympäristöasioiden hallinta) -sertifioinnit ovat tässä yhteydessä tärkeitä, sillä ne tukevat järjestelmällisiä menettelyjä.
Henkilöstön säännöllinen koulutus on myös tärkeää, jotta he voivat hyödyntää uusia jäähdytystekniikoita, mittausmenetelmiä ja seurantatyökaluja parhaalla mahdollisella tavalla. Näin luodaan arvioinnin, toimenpiteiden kehittämisen ja edistymisen seurannan sykli, joka laskee PUE-arvoa vähitellen.
Tulevaisuuden teknologiset näkymät
Tulevaisuuden tietokonelasit ja älykkäät kodit, itsestään ajavat autot ja esineiden internet luovat uudenlaisen tietotulvan, joka edellyttää suorituskykyisiä datakeskuksia. Laskentatehon ja tallennustilan kysynnän kasvaessa haasteena on kuitenkin tehdä tästä toiminnasta kestävää. Joitakin suuntauksia on havaittavissa:
- Kvanttitietokoneet: Niitä tutkitaan edelleen, mutta niiden mahdollisesti suuret jäähdytysvaatimukset voivat pakottaa uusiin standardeihin tietyillä aloilla.
- Modulaariset tietokeskukset: Suurten, monoliittisten järjestelmien rakentamisen sijaan käytetään kompakteja moduuleja, joita voidaan tarpeen mukaan skaalata ja jäähdyttää tehokkaammin.
- Koneoppiminen ja tekoäly: Ne eivät ainoastaan optimoi ulkoisia sovelluksia, vaan ne voivat myös mukauttaa itsenäisesti rakennustekniikan ohjausta, kuten jäähdytyksen ja ilmavirtojen säätöä.
Tämä avaa mahdollisuuden tunnistaa ja korjata tehottomat olosuhteet varhaisessa vaiheessa ilman ihmisen toimenpiteitä. Leviäminen Edge Computing Tämä tarkoittaa, että kuormitukset ovat hajautetumpia ja päätietokeskusta on osittain vapautettu. Se, vähentääkö tämä todella kokonaisenergiankulutusta, riippuu kuitenkin monista tekijöistä, eikä vähiten verkkoinfrastruktuurista.
Loppukatsaus
PUE-arvo antaa suoran arvion datakeskuksen tehokkuudesta, vaikuttaa kustannusrakenteeseen ja on yhä enemmän sijoittajien, asiakkaiden ja lainsäätäjien huomion kohteena. Voin vaikuttaa arvoon merkittävästi kohdennetuilla toimenpiteillä, kuten jäähdytystekniikoilla, IT-optimoinnilla ja älykkäillä arkkitehtuuriratkaisuilla. Säännöllinen seuranta ja halu investoida pitkän aikavälin säästöihin ovat edelleen tärkeitä. Jos pidät PUE-arvoa silmällä, varmistat konesalisi suorituskyvyn ja samalla vähennät ympäristövaikutuksia pitkällä aikavälillä.
